碳化硼涂层材料研究进展

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1、碳化硼涂层材料研究进展112322彭倩，邱绍宇，武兵书，郑学斌，张东博，姜超（1.中国核动力研究设计院核燃料及材料国家级重点实验室，四川成都610041；2.北京机电研究所，北京100083；3.中国科学院，上海硅酸盐研究所，上海200050）摘要：综述了碳化硼材料的基本结构、主要性能参数、各种制备碳化硼涂层的方法以及碳化硼涂层的应用现状和前景。讨论了物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂、气体转换、反应-烧结、等离子浸没离子处理等方法和涂层的性能特点。碳化硼涂层要在众多领域获得广泛应用，如何制备更均匀致密的碳化硼

2、涂层、提高涂层与基体之间的结合力、降低涂层应力仍是今后研究的重点。关键词：碳化硼；涂层；制备方法；性能中图分类号：TG174.44文献标识码：A文章编号：0254-6051（2005）10-0007-07ResearchProgressofBoronCarbideCoatingMaterials112322PENGOian，OIUShao-yu，WUBing-shu，ZHENGXue-bin，ZHANGDong-bo，JIANGChao（1.NationaIKeyLaboratoryforNucIearFueIan

3、dMateriaIs，NucIearPowerInstituteofChina，ChengduSichuan610041，China；2.BeijingResearchInstituteofMechanicaI&EIectricaITechnoIogy，Beijing100083，China；3.ShanghaiInstituteofCeramics，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China）Abstract：Thestructureandmajorproperti

4、esofboroncarbide，preparationmethodsofboroncarbidecoatingandappIica-tionstatusandprospectwerereviewed.ThefeaturesofthecoatingpreparationmethodssuchasphysicaIvapordeposi-tion，chemicaIvapordeposition，pIasmaspray，gasconversion，reaction-sinter，pIasmaimmersionionpro

5、cessingandthecharacteristicsofcoatingspreparedbydifferentmethodswerediscussed.Howtopreparethehomogeneousboroncarbidecoatingwithhigherdensity，highercombinedstrengthbetweencoatingandsubstrateandIowerstressinthecoatingisthekeystudyinthefuture.Keywords：boroncarbid

6、e；coating；preparationmethod；property1引言等特点，碳化硼在核技术领域用于反应堆的控制棒材料［8~10］碳化硼是自然界中超硬材料之一，其硬度仅次于金和堆芯的安全屏蔽材料等。刚石和立方氮化硼。随着温度的升高，金刚石和立方氮尽管碳化硼获得了广泛的应用，但有以下几方面1/2化硼的硬度会逐渐降低，而碳化硼则表现出较高的热稳的缺点：T断裂韧性很低（!IC约2.5MPa·m）；＠过定性，当温度31100C时，它是最硬的材料［1］。除此之高的烧结温度（约2300C）；＠抗氧化能力差（在空气外，碳

7、化硼还具有高熔点、低密度、高弹性模量、化学性中600C开始氧化，900C迅速氧化）；＠对金属的稳定质稳定、中子吸收截面大、优异的热电性能、良好的力学性较差，除了Ag、Cu、Sn、Zn等之外，碳化硼几乎与所稳定性、很低的热膨胀系数以及一定的半导体特性等一有金属发生反应形成金属硼化物；＠制品的进一步加［11，12］系列优良性能，因此在民用、宇航和军事领域得到了广工困难。这些缺点制约了碳化硼陶瓷块材的进泛的应用。例如，利用它的高硬度，可做研磨材料、耐磨一步应用，然而，复合材料理论与技术的不断进步为碳损零件（高精度量具、规

8、具、拉丝模、喷沙嘴、研钵、气体化硼材料的发展提供了新的契机。随着涂层技术的发［2，3］轴承等）；利用其低密度和高弹性模量，碳化硼可做展，碳化硼涂层材料日益受到人们的重视。［4］轻质装甲材料；利用其密度小和高温强度高的特点，2碳化硼的基本性质［5］正在研究碳化硼金属陶瓷用于喷气机叶片；利用其热最早的研究工作认为，B-C二元系中共存在13种不［6，7］电性，可制